Neue Wege generieren

Im Falle TRUMPF wird die EMO-Nachberichterstattung in der Special Tooling gleichzeitig zur Vorberichterstattung für die EuroMold: Für den Aufbau dreidimensionaler Bauteile aus metallischen Serienwerkstoffen in nahezu beliebiger Geometrie stellte TRUMPF das neue Maschinenkonzept der TrumaForm LF vor. Bei diesem generativen Verfahren werden komplette Formen aus dem Pulverbett auf einer Trägerplatte aufgebaut. Der in Mailand ebenfalls ausgestellte TRUMPF Laserarbeitsplatz PowerWeld steht für Reparaturen, Designanpassungen und selbst für den Aufbau komplexer Konturen zur Verfügung.

Für das neue Technologiefeld TRUMPF Laserformen entwickelte TRUMPF zwei generative Laserverfahren: das Direkte Laserformen aus dem Pulverbett und Direct Metal Deposition (DMD) mit Pulverdüse. Bei beiden Verfahren werden metallische Bauteile oder Bauteilsegmente direkt aus 3D-CAD-Modellen erzeugt, indem reines Metallpulver ohne Bindemittel schichtweise mit dem Laser aufgeschmolzen wird. Typische Anwendungsgebiete sind die Herstellung, Reparatur und Formänderung von Werkzeugen.
Mit dem Direkten Laserformen werden komplette Formen aus dem Pulverbett auf einer Trägerplatte aufgebaut. Dazu schmilzt der Laserstrahl das schichtweise aufgebrachte Metallpulver entsprechend der berechneten Querschnittsfläche des CAD-Modells auf. Da es sich dabei um einen Schweißvorgang handelt, wird der Prozess unter Schutzgas-Atmosphäre durchgeführt. Die Temperierung der Trägerplatte und spezielle Programmierstrategien für die Laserbahn verringern Verzug und Eigenspannungen in den Bauteilen. Aufgrund des Verfahrensprinzips können Metallteile mit komplexen Geometrien hergestellt werden, die sich mit herkömmlichen Verfahren nur schwer oder gar nicht fertigen lassen. Auf der EMO präsentierte TRUMPF mit der TrumaForm LF ein Maschinenkonzept, das die wirtschaftliche Umsetzung des Direkten Laserformens für verschiedenste Applikationen erlaubt. Herstellen lassen sich darauf z. B. Spritzguß-Werkzeuge mit konturnahen Kühlkanälen oder metallische Funktionsteile mit komplexen Strukturen.
Mittels Direct Metal Deposition wird ein definiertes Volumen eines metallischen Werkstoffs schichtweise auf eine bestehende Form mit dem Laser aufgeschweißt. Koaxial zum Laserstrahl wird Metallpulver auf das Bauteil gesprüht und aufgeschmolzen. Der Volumenauftrag erfolgt sensorgeregelt und ist dadurch hochpräzise und reproduzierbar. Typische Anwendungen sind die Reparatur hochwertiger Werkzeuge oder die Veredelung von Oberflächen. Das Verfahrensprinzip erlaubt auch das Mischen und Auftragen verschiedener Metallpulver auf andersartige Grundmaterialien, so dass die physikalischen Eigenschaften der Bauteiloberflächen gezielt verbessert werden können. Auch die Bearbeitung von größeren Bauteilen ist möglich: Das Verfahren ist auf einer TRUMPF Fünf-Achs-Laseranlage implementiert, die einen Arbeitsraum von 750 x 1000 x 2000 mm3 aufweist.
Die Herstellung von Werkzeugen und Formen ist teuer und mit hohem Zeitaufwand verbunden. Dies gilt vor allem dann, wenn ein produzierendes Werkzeug aufgrund einer Beschädigung oder einer gewünschten Änderung neu hergestellt werden müsste. Das Laserauftragsschweißen bietet hier die wirtschaftliche Alternative. Werkzeuge werden mit dem Laser schnell, hochwertig und kostengünstig wieder in Form gebracht. Die Aufgabenstellungen erstrecken sich dabei von der Reparatur bei Verschleiß über Designanpassungen bis hin zum Aufbau komplexer Konturen.
Das Laserschweißen hat sich als zuverlässiges Verfahren etabliert und besticht durch die Dauerhaftigkeit des Materialauftrags, die geringe Nacharbeit sowie die Eignung für anschließende Bearbeitungsverfahren wie Polieren oder Ätzen ohne Auswirkung auf das fertige Spritzguss-teil. TRUMPF bietet speziell für das Laserauftragsschweißen verschiedene Systeme, angepasst an die jeweilige Bearbeitungsaufgabe.
Bei der Konzeption des Laserarbeitsplatzes PowerWeld wurden sämtliche ergonomischen Gesichtspunkte berücksichtigt. Dies ist entscheidend für präzises, ermüdungsfreies Arbeiten. Im großen Arbeitsraum des PowerWeld können Werkstücke mühelos gehandhabt werden. Für ein exaktes Positionieren und Schweißen der Werkstücke sorgt die luftgelagerte Arbeitsplatte.
Umfangreiche Führungssysteme und Ausrichthilfen können problemlos nachgerüstet werden. Dazu gehören eine Joystick-Steuerung, CNC-programmierbare Achsen sowie eine motorische Drehachse. Das Auftragen von präzisen Konturen nach vorgegebenen Koordinaten ist damit möglich. Über den optionalen Fokusfinder kann eine Voreinstellung des Fokuspunktes unabhängig vom Stereomikroskop erfolgen.
Für das einfache Beladen des Arbeitsraumes auch mit schweren Werkstücken wird die luftgelagerte Arbeitsplatte aus dem Arbeitsraum heraus auf einen zusätzlichen Tisch bewegt.
Der Laserarbeitsplatz PowerWeld open erweitert die Möglichkeiten im Hinblick auf große und vor allem lange, asymetrische Werkstücke. Der Arbeitsraum ist nicht gekapselt und die Arbeitsfläche damit frei zugänglich und einfach zu beladen. Eine schwenkbare sowie in y-Richtung zu verschiebende Bearbeitungsoptik bietet noch mehr Bearbeitungsflexibilität.
Mobile Laser-Handschweißgeräte ermöglichen die Bearbeitung von sehr großen und schweren Werkstücken, die nicht bewegt werden sollen. Hier wird die Schweißeinrichtung zum Werkstück gebracht und nicht umgekehrt: Die Bearbeitungsoptik wird von Hand geführt und kann daher der Lage der Schweißstelle angepasst werden. Eine im Bearbeitungskopf installierte Kamera visualisiert den Arbeitsbereich. Der Prozess kann vom Bediener vergrößert auf einem Monitor beobachtet werden.
In Verbindung mit den TRUMPF Bearbeitungssystemen für das Auftragsschweißen werden gepulste TRUMPF Festkörperlaser mit Leistungen von 20 Watt bis 200 Watt eingesetzt. Der modulare Optikaufbau der Lasergeräte bietet zusammen mit flexiblen Laserlichtkabeln die Möglichkeit, mehrere Bearbeitungsstationen mit einem Lasergerät zu versorgen. Bei geänderten Anforderungen kann der Laser nachträglich ausgetauscht werden.

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